一种环保型转炉快速修补料及其制备与使用方法技术

本发明专利技术涉及一种环保型转炉快速修补料，属于炼钢转炉用修补料技术领域。具体由以下原料按重量份配比组成：镁石85～94份、碳粉5～10份、硼酸0～2份、水玻璃1～3份。该修补料主要原料为菱镁石原矿块料，并与炉内钢渣之间的快速反应与热量交换效应，在待补区域快速形成以修补料为骨架，以液态钢渣为填充物的牢固渣料复合层，从而起到保护炉衬的作用，实现快速补炉目的，修补料不仅绿色无污染，而且提高了转炉的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种环保型转炉快速修补料及其制备与使用方法
本专利技术涉及一种环保型转炉快速修补料及其制备与使用方法，属于炼钢转炉用修补料

技术介绍
在我国，炼钢转炉平均寿命早已突破万炉，最高甚至超过3万炉。转炉如此高的寿命，除与日益进步的溅渣护炉技术有关外，还和炉役期内的精心维护及补炉材料的进步密不可分。在国内，大部分转炉采用的补炉材料分两种，一种是传统的沥青结合镁质修补料，外观呈黑色，常被称为“黑料”；另一种为水系大面修补料，它是为解决传统“黑料”的环境污染和烧结慢的问题而开发出来的，原材料多为电熔镁砂，主要采用微米级硅灰与水形成的溶胶陶瓷结合，但因其成本高，并没有得到大量推广应用，使得多数钢厂仍然采用沥青结合料修补转炉。总结起来，现有转炉修补料存在以下问题：（1）环境污染问题。尽管有不少学者将传统沥青结合料中的沥青进行改质，试图减小在使用过程中的污染物排放问题，但并不能彻底解决“黑料”中的环境污染问题，甚至还将降低修补料的流动性；（2）成本较高。无论是传统沥青结合镁质修补料还是水系大面修补料，主要原材料均为烧结镁砂或电熔镁砂，是菱镁石经高温煅烧分解、烧结等复杂工艺生产而来，成本较高；（3）烧结时间长。传统沥青结合料所需烧结时间不小于40min，水系料稍快些，但也在20min以上，烧结时间长，影响炼钢生产节奏；（4）使用寿命短，如传统沥青结合料使用寿命仅为15～20次，水系大面修补料相对高些，为20～40次，但仍不能满足快节奏炼钢要求；（5）水系大面修补料中含10～15%的水份，对炉衬表面维持稳定的渣层不利，同时水份将和镁碳砖中的Al4C3发生水化反应，严重的将造成镁碳砖结构酥松，最终发生塌炉、穿钢等恶性安全事故。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种环保型转炉快速修补料，该修补料与炉内钢渣之间的快速反应与热量交换效应，在待补区域快速形成以修补料为骨架，以液态钢渣为填充物的牢固渣料复合层，从而起到保护炉衬的作用，实现快速补炉目的；同时修补料中不含任何诸如沥青、焦油等有机物，使用过程中零排放，是一种环保绿色产品。为解决以上问题，本专利技术的具体技术方案如下：一种环保型转炉快速修补料，由以下原料按重量份配比组成：镁石85～94份、碳粉5～10份、硼酸0～2份、水玻璃1～3份。所述的镁石是菱镁矿原矿块料，其中MgO含量不小于40%，镁石块度为80～120mm，其中镁石块度为80～100mm的部分占总镁石块料的50%～80%。所述的碳粉是一种碳含量为94%～98%的无定型碳，过200目筛取筛下物。所述的硼酸，过200目筛取筛下物。所述的水玻璃为液体硅酸钠，且模数1.5≤n≤3。所述的环保型转炉快速修补料的制备方法，包括以下步骤：1)用颚式破碎机将菱镁矿原矿破碎，取块度为80～100mm和100～120mm的镁石待用；2)按权利要求2所述的配比备料；如果修补料配方中加入硼酸，则硼酸和碳粉之间需要预混，预混可以人工进行，也可以采用其他混练机进行机器混合，但均需保证预混粉混合均匀；3)将称量出的镁石块料倒入混练机中，混练机转速设为30r/min，保持该转速约1min，保证镁石大小块料混合均匀；4)向混练机中加入称量好的水玻璃，并将转速设为60r/min，保持该转速约2～5min，确保镁石块料表面形成均匀水玻璃液膜；5)将硼酸与碳粉的预混粉或碳粉加入到混练机中，将转速调为50r/min，保持该转速约10min后，将转速降至30r/min，并保持2～5min，待镁石块料表面粘附层厚度均匀且混练机中无其他游离预混粉时出料。所述的环保型转炉快速修补料在修补转炉中的应用。所述的环保型转炉快速修补料在修补转炉中的应用的方法如下：所述的环保型转炉快速修补料，包括以下步骤：1）确定待补炉次后，按重量比，修补料：炉内钢渣=1：8～1：5，备修补料；2）用叉车将上步定量的修补料倒运至废钢槽内；3）待补炉次出钢后，保留炉内钢渣，迅速将修补料倒入炉内；4）通过快速来回摇炉操作3～5次，控制摇炉角度在±10º以内，借助炉内余温，使得高温的炉内钢渣与修补料充分混合，最后将炉体摇动至混合料全部均匀摊铺在待补区；5）将炉体保持静置8～10min，使得修补料中的镁石块料与高温的炉内钢渣之间反应完全、作用充分，并在修补区形成完整的渣料复合层；6）通过摇炉将炉内剩余的钢渣全部倒出，观察炉内修补区域情况，一切正常后可向炉内倒入废钢及高温铁水，恢复转炉正常冶炼。本专利技术采用上述技术方案，与现有转炉修补料相比具有以下有益效果：1、本专利技术采用的主要原料为菱镁石原矿块料，无需经过烧结或电熔方式制成镁砂便可直接使用，镁石块的市场价格仅为烧结镁砂的1/10，约为电熔镁砂的1/20，可见本专利技术所提供的环保型转炉快速修补料的原料成本极低。同时，该修补料的制备避免了镁石到镁砂的生产过程，可大幅度减少菱镁行业的碳排放和能源消耗。另外，本专利技术仅要求镁石镁含量不小于40%即可，可大批量使用低品位矿石，对菱镁矿资源的有效利用有利；2、利用与高温钢渣发生的物理化学反应，本专利技术提供的修补料既对钢渣进行充分改性，还能快速形成结构强度大、抗冲刷与抗蚀能力强的牢固渣料复合层。采用本专利技术的修补料及其补炉方法，使用寿命高，经实践比较发现，耐用性是传统沥青结合修补料的3倍以上，是水系大面修补料的1.5～2倍以上；3、本专利技术提供的修补料烧结时间短。本专利技术借助钢渣物理热，使镁石块表面快速发生分解反应生成MgO，并进一步与渣中氧化铁反应生产高熔点化合物铁酸镁，同时MgO也可以迅速游离在渣中而提高钢渣粘度和耐火性能。本专利技术所涉及的物理化学反应及钢渣填充在镁石块间隙中的凝固过程均十分迅速，烧结时间短，可完全满足快节奏炼钢的需要。经实践发现，本专利技术提供的修补料烧结时间一般不超过10min，远低于烧结时间约40min的传统沥青结合料和烧结时间约20min的水系大面修补料；4、本专利技术所提供的修补料中不含有毒或能挥发出有毒成份的物质，使用过程中没有任何污染物排放，是无毒无害和绿色环保的；5、本专利技术在实施过程中无需引入水份，其中的主要成分也不会和炉衬砖发生不利反应，相反，本专利技术因形成了结构牢固的渣料复合层反而对炉衬砖具有保护作用。具体实施方式本专利技术相较于传统转炉修补料而言，实际是一种以修补料为主以高温炉内钢渣为辅的渣料共用补炉技术。更具体地说是在待补转炉炉次出完钢后，快速将本专利技术所述修补料倒入炉内并与预留在炉内的全部钢渣全面混合，利用修补料中的组分与高温钢渣之间发生的复杂物理化学反应来实现对钢渣快速改性的目的，即降低了钢渣的氧化性和提高了粘度和耐火性，从而在待补炉衬处形成了一层以修补料为骨架、以熔渣为胶联物的牢固渣料复合层。本专利技术所述快速修补料的主要原料为菱镁石原矿(主要化学成分为MgCO3)，遇到高温钢渣时，借助钢渣物理热在其表面快速发生如下分解反应：MgCO3→Mg本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种环保型转炉快速修补料，其特征在于：由以下原料按重量份配比组成：/n镁石 85～94份、/n碳粉 5～10份、/n硼酸 0～2份、/n水玻璃 1～3份。/n

【技术特征摘要】
1.一种环保型转炉快速修补料，其特征在于：由以下原料按重量份配比组成：
镁石85～94份、
碳粉5～10份、
硼酸0～2份、
水玻璃1～3份。


2.如权利要求1所述的环保型转炉快速修补料，其特征在于：所述的镁石是菱镁矿原矿块料，其中MgO含量不小于40%，镁石块度为80～120mm，其中镁石块度为80～100mm的部分占总镁石块料的50%～80%。


3.如权利要求1所述的环保型转炉快速修补料，其特征在于：所述的碳粉是一种碳含量为94%～98%的无定型碳，过200目筛取筛下物。


4.如权利要求1所述的环保型转炉快速修补料，其特征在于：所述的硼酸，过200目筛取筛下物。


5.如权利要求1所述的环保型转炉快速修补料，其特征在于：所述的水玻璃为液体硅酸钠，且模数1.5≤n≤3。


6.权利要求2所述的环保型转炉快速修补料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
1）用颚式破碎机将菱镁矿原矿破碎，取块度为80～100mm和100～120mm的镁石待用；
2）按权利要求2所述的配比备料；如果修补料配方中加入硼酸，则硼酸和碳粉之间需要预混，预混可以人工进行，也可以采用其他混练机进行机器混合，但均需保证预混粉混合均匀；
3）将称量出的镁石块料倒入混练机中，混练机转速设为30r/min，...

【专利技术属性】
技术研发人员：聂波华，张德春，戴晨晨，马宝男，
申请(专利权)人：大石桥市天运耐火材料有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21